Universidad Autónoma de Baja California

Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño

Tema: Vulnerabilidad sísmica de edificios

Alumno: David Moisés Ramírez Galván.

Enfoque: Didáctico.

Objetivo.

Conocer factores de vulnerabilidad que puede tener un edificio para contemplarlo en próximos diseños.

¿Que es vulnerabilidad sísmica?Mexicali

Ensenada

Clasificación de metodologías para el

estudio de la vulnerabilidad.

Clasificación por resultado (Corsanero y Petrini (1990)).

Técnicas Directas:

Técnicas Tipológicas.

Técnicas Mecánicas. Técnicas Indirectas: Técnicas Convencionales: Técnicas Hibridas:

Técnicas Tipológicas

Técnicas Tipológicas

El método no considera la información siguiente:

Desventaja:

Técnicas Indirectas

Técnicas Indirectas. Ejemplo

Técnicas Convencionales

Clasificación según Dolce. M. (1994).

Se examinan separadamente los tres elementos fundamentales involucrados en un análisis de vulnerabilidad: 5 datos de entrada. 3 métodos y 2 resultados

Datos de entrada.

1. Información empírica o datos de daño.2. Características geométricas y cualitativas. 3. Características mecánicas.4. Caracterización sísmica de la zona.5. Datos geológicos y geotécnicos de la

zona.

Métodos.1. Métodos Estadísticos: Basados en un análisis estadístico de

las construcciones, caracterizadas por los datos de entrada.

2. Métodos Mecánicos: Se estudian los principales parámetros que gobiernan el comportamiento dinámico de las estructuras, por ejemplo: deriva de piso, ductilidad, etc.

3. Métodos basados en Juicios de Expertos: se evalúan cualitativa y cuantitativamente los factores que gobiernan la respuesta sísmica de las edificaciones.

Resultados.

1. Vulnerabilidad absoluta: funciones de vulnerabilidad, las cuales representan el daño medio como función de la intensidad sísmica, o alternativamente la distribución condicional de daño para una intensidad sísmica dada.

2. Vulnerabilidad relativa: Índices de vulnerabilidad obtenidos empírica o experimentalmente para los cuales, no hay ni correlación con el daño, ni está definida la intensidad sísmica.

Factores a considerer para vulnerabilidad de edificios

Año de construccion. Numero de niveles. Peso de los contenidos. Daño previo. Irregularidad (elevacion, planta). Tipo constructivo y materiales. Control de calidad y errores.

Antecedentes sobre actividad sismica en Ensenada.

El 23 de febrero de 1892, con epicentro en la Laguna Salada, se presentó uno de los sismos más fuertes registrados en la región, con una magnitud estimada de 7.2 (aunque SCEC lo registra con Mw=7 y NEIC10 con magnitud de 7.8). En estudios recientes, este evento ha sido asociado a la ruptura de la falla Laguna Salada (Mueller y Rockwell, 1995). Debido a que la zona se encontraba inhabitada, no existen reportes de daños o afectaciones, pero se señala que Ensenada, El Álamo y San Quintín fueron sacudidas fuertemente.

Posible futura amenaza.

El grande o Big One, como le llaman los americanos, se daría precisamente en la región extremo sur de la Falla de San Andrés, que afectaría desde Indio, California hasta el área de Caléxico, y obviamente Mexicali.

Clasificación de estructuras, según el daño que podría generar un sismo sobre de ellas: A: De grandes pérdidas: hospitales, escuelas, auditorios,

templos, etc. B: De pérdidas intermedias: restaurantes, hoteles, edificios

de apartamentos, etc. C: De pérdidas pequeñas: bodegas provisionales.

De acuerdo al Articulo LXXXV.2 de la Ley de Edificaciones de Baja California:

Tipos de construcción en Ensenada

En Ensenada hay la mayoría de las viviendas son construidas con mampostería o con concreto reforzado. En cuanto a edificios están construidos con acero y concreto.

Tipos de mampostería

Mampostería Simple Mampostería Confinada

Mampostería Reforzada

Tipos de elementos susceptibles a sufrir

daño en viviendas de uno o dos pisos

Cubiertas en techos

Losas de techo y piso

Paneles y muros divisorios

Vigas y dinteles

Muros de carga

Factores que afectan la vulnerabilidad sísmica de las

edificaciones de vivienda.

Geometricos. Constructivos. Estructurales. Entorno. Suelo.

Irregularidad en planta.

Vulnerabilidad Baja

Forma geométrica regular y aproximadamente simétrica.

Largo menor que 3 veces el ancho.

No tiene “entrantes y salientes notables”

Vulnerabilidad MediaPresenta algunas irregularidades en planta y no es tan simétrica.

Vulnerabilidad Alta El largo es mayor que 3 veces el

ancho. La forma es marcadamente

irregular, con “entrantes y salientes muy notables” abruptas, además de ser notablemente asimétrica.

Cantidad de muros en dos direcciones.

Vulnerabilidad Baja

Existen muros de carga (estructurales) en las dos direcciones principales de la vivienda.

La longitud total de muros en las dos direcciones principales de la edificación (en este caso identificadas como X y Y), representativa de la cantidad de muros de la edificación, es grande.

Vulnerabilidad Media La mayoría de los muros se

concentran en una sola dirección aunque existen unos o varios en la otra dirección.

La longitud de muros en la dirección de menor cantidad de ellos es notablemente inferior a la de la otra dirección.

Vulnerabilidad Alta

Más del 70% de los muros están en una sola dirección.

Hay muy pocos muros confinados o reforzados en la dirección débil.

La longitud total de muros estructurales en cualquier dirección es muy pobre.

Irregularidad de altura.

Vulnerabilidad BajaLa mayoría de los muros estructurales son continuos desde la cimentación hasta la cubierta.

Vulnerabilidad MediaMenos de la mitad de los muros de carga y/o columnas de la vivienda presentan discontinuidades desde la cimentación hasta la cubierta o azotea.

Vulnerabilidad Alta

Más de la mitad de los muros de carga y/o columnas de la vivienda presentan discontinuidades desde la cimentación hasta la cubierta o azotea.

También se considerará como discontinuidad el cambio de un sistema de muros en los niveles superiores a columnas en el primer nivel.

Disposición de las piezas de

mampostería

Vulnerabilidad Baja

Las piezas de mampostería o tabiques están traslapadas.

Los tabiques son de buena calidad. No presentan agrietamientos importantes, no hay piezas deterioradas o rotas.

Los tabiques están colocadas de manera uniforme y continua hilada tras hilada.

Vulnerabilidad Alta

Los tabiques no están traslapados.

Los tabiques son de muy mala calidad. Se presentan agrietamientos importantes con piezas deterioradas o rotas.

Los tabiques no están colocados de manera uniforme y continua hiladas tras hiladas.

Tipo y disposición de pisos.

Vulnerabilidad Baja Pisos (o azotea) formados por losas

de concreto coladas en sitio o losas prefabricadas que están bien ancladas a sus elementos de soporte.

Las losas de piso (o azotea) se apoyan de manera en los muros de soporte, proporcionando continuidad y buen anclaje entre todos los elementos.

Las losas de piso (o azotea) son continuas y uniformes en relación con los materiales que las componen.

Vulnerabilidad MediaLas losas de piso (o azotea) no cumplen con alguna de las anteriores consideraciones.

Vulnerabilidad Alta Las losas de piso (o azotea) no cumplen

con varias de las anteriores consideraciones.

Los pisos (o azoteas) están conformados por madera o combinaciones de materiales (concreto o mezcla, madera, tierra, etc.) y no proporcionan las características de continuidad y buen anclaje entre elementos deseados para que funcionen de manera monolítica.

Cimentación, dalas de cerramiento o

amarres.

BajaVulnerabilidad

Media Alta

Entorno.

Vulnerabilidad BajaLa topografía donde se encuentra la vivienda es plana o muy poco inclinada.

Vulnerabilidad MediaLa topografía donde se encuentra la casa tiene un ángulo entre 20 a 30 grados de inclinación con la horizontal.

Vulnerabilidad Alta

La vivienda se encuentra localizada en pendientes con una inclinación mayor de 30 grados con la horizontal.

Suelo.

Vulnerabilidad BajaEl suelo de la cimentación es duro. Esto se puede saber cuando alrededor de la edificación no existen hundimientos, cuando no se evidencian árboles o postes inclinados, no se siente vibración cuando pasa un vehículo pesado cerca de la vivienda o cuando en general las viviendas no presentan agrietamientos o daños generalizados, especialmente grietas en los pisos o hundimientos y desniveles en el mismo.

Vulnerabilidad Media

El suelo de la cimentación es de mediana resistencia. Se pueden presentar, en general, algunos hundimientos y vibraciones por el paso de vehículos pesados. Se pueden identificar algunos daños generalizados en viviendas o manifestaciones de hundimientos pequeños.

Vulnerabilidad Alta

El suelo de la cimentación es blando o es arena suelta. Se sabe por el hundimiento en las zonas vecinas, se siente la vibración al paso de vehículos pesados y la vivienda ha presentado asentamientos considerables en el tiempo de construcción. La mayoría de las viviendas de la zona presentan agrietamientos y/o hundimientos.

Vulnerabilidad en edificios.

Deben evitarse fuertes diferencias en los pesos de pisos sucesivos. El peso de cada nivel, incluyendo la carga viva que debe considerarse para diseño sísmico, no es mayor que el del piso inmediato inferior ni, excepción hecha por el ultimo nivel de la construcción, es menor que 70 por ciento de dicho peso. Hay que tratar que el peso del edificio este distribuido simétricamente en la planta de cada piso. Una posición fuertemente asimétrica generaría vibraciones torsionales. La figura 1 ilustra esquemáticamente las situaciones que deben evitarse.

Métodos para el estudio de la vulnerabilidad.

Método Simplificado.Es aplicable a estructuras regulares con altura no mayor de 13 m. Se deben cumplir los siguientes requisitos:

1. En cada planta, al menos el 75% de las cargas verticales estarán soportadas por muros ligados entre sí mediante losas monolíticas u otros sistemas de pisos resistentes y rígidos al corte. Los muros podrán ser de mampostería, concreto reforzado, placa de acero, compuestos de estos dos últimos materiales o de madera.

Se calcula el factor de área efectiva FAE, para el estado límite de servicio o comportamiento elástico (Q = 1):

Y para el estado límite de prevención de colapso

2. La relación entre longitud y ancho de la planta no debe exceder de 2, a menos que, dicha planta se suponga dividida en tramos independientes cuya relación entre longitud y ancho sea menor o igual a 2 y cada tramo resista la fuerza cortante que le corresponda.

3. Se ignoran desplazamientos horizontales, momentos torsionantes y momentos de volteo. Solo se verifica que en cada piso la suma de las resistencias al corte de los muros de carga, proyectadas en la dirección en que se considera la aceleración, sea cuando menos igual a la fuerza cortante total que obre en el piso (paso1), pero empleando los coeficientes sísmicos reducidos por ductilidad, redundancia y sobrerresistencia en sustitución del término c/Q´Rρ

A continuación se presentara el calculo de

vulnerabilidad sísmica por el método dinámico para un

edificio de 4 pisos.

1er Modo Fundamental. 1ra Iteracion.

1er Modo Fundamental. 6ta Iteracion.

Fuerzas cortantes Desplazamientos

2do Modo. 1ra Iteracion.

2do Modo. 7ma Iteracion.

3er Modo. 1ra Iteracion.

3er Modo. 5ta Iteracion.

Coeficiente de partición.

Coeficiente de partición.

Des

plaz

amie

ntos

Desplazamientos máximos.

Desplazamientos maximos.

Factor de ductilidad.

Fuerza cortante final.

Fuerza cortante final.

Referencias.

1. Reglamento de la Comision Federal de Electricidad.2. Normas Tecnicas Complementarias de Baja California.3. Ley de Edificaciones del Estado de Baja California.4. Evaluacion Simplificada de la Vulnerabilidad Sismica de

Viviendas. Centro Nacional de Prevencion de Desastres.5. Capitulo 2. Vulnerabilidad y daño sismico. Concepto y

evaluacion.